人教版 (2019)必修 第二册第五章 化工生产中的重要非金属元素实验活动4 用化学沉淀法去除粗盐中的杂质离子优秀导学案

这是一份人教版 (2019)必修 第二册第五章 化工生产中的重要非金属元素实验活动4 用化学沉淀法去除粗盐中的杂质离子优秀导学案，共5页。学案主要包含了实验目的，实验用品，实验步骤，问题和讨论，拓展训练等内容，欢迎下载使用。

【实验目的】
1．用化学沉淀法去除粗盐中的Ca2＋、Mg2＋和SOeq \\al(2－,4)。
2．熟练掌握溶解、过滤、蒸发等操作，认识化学方法在物质分离和提纯中的重要作用。
【实验用品】
1．仪器：托盘天平、药匙、量筒、烧杯、玻璃棒、胶头滴管、漏斗、滤纸、蒸发皿、坩埚钳、铁架台(带铁圈)、石棉网(或陶土网)、酒精灯、火柴。
2．药品：粗盐、蒸馏水、0.1 ml·L－1 BaCl2溶液、20%NaOH溶液、饱和Na2CO3溶液、6 ml·L－1盐酸、pH试纸。
【实验步骤】
1．用托盘天平称取5.0 g粗盐，放入100 mL烧杯中，然后加入20 mL水，用玻璃棒搅拌，使粗盐全部溶解，得到粗盐水。
2．向粗盐水中滴加过量的BaCl2溶液(约2～3 mL)，使SOeq \\al(2－,4)与Ba2＋完全反应生成BaSO4沉淀，将烧杯静置。
3．静置后，沿烧杯壁向上层清液中继续滴加2～3滴BaCl2溶液。若溶液不出现浑浊，则表明SOeq \\al(2－,4)已沉淀完全；若出现浑浊，则应继续滴加BaCl2溶液，直至SOeq \\al(2－,4)沉淀完全。
4．向粗盐水中滴加过量的NaOH溶液(约0.25 mL)，使Mg2＋与OH－完全反应生成Mg(OH)2沉淀；然后滴加过量的饱和Na2CO3溶液(约2～3 mL)，使Ca2＋、Ba2＋(Ba2＋来自过量的BaCl2溶液)与COeq \\al(2－,3)完全反应生成沉淀。
5．用与第3步类似的方法分别检验Mg2＋、Ca2＋和Ba2＋是否沉淀完全。
6．将烧杯静置，然后过滤，除去生成的沉淀和不溶性杂质。
7．向所得滤液中滴加盐酸，用玻璃棒搅拌，直到没有气泡冒出，并用pH试纸检验，使滤液呈中性或微酸性。
8．将滤液倒入蒸发皿中，用酒精灯加热，同时用玻璃棒不断搅拌。当蒸发皿中出现较多固体时，停止加热，利用蒸发皿的余热使滤液蒸干。
9．用坩埚钳将蒸发皿夹持到石棉网(或陶土网)上冷却，得到去除了杂质离子的精盐。
【问题和讨论】
1．本实验中加入试剂的顺序是什么？按照其他顺序加入试剂能否达到同样的目的？
答案：本实验中加入试剂的顺序是BaCl2溶液、NaOH溶液、Na2CO3溶液、盐酸。按照BaCl2溶液、Na2CO3溶液、NaOH溶液、盐酸或NaOH溶液、BaCl2溶液、Na2CO3溶液、盐酸这两种顺序也可达到同样的目的。
2．为什么每次所加的试剂都要略微过量？第7步加入盐酸的目的是什么？
答案：为了完全除去杂质离子，所加试剂要略微过量。第7步加入盐酸的目的是除去过量的Na2CO3以及中和过量的NaOH。
3．第6步和第7步的操作顺序能否颠倒？为什么？
答案：不能颠倒。若颠倒，CaCO3、Mg(OH)2、BaCO3沉淀会溶解在过量的盐酸中，重新产生可溶性杂质，达不到除杂的目的。
【拓展训练】
1．海盐经溶解、过滤后仍含有可溶性杂质Ca2＋、Mg2＋、SOeq \\al(2－,4)，为了得到纯净的NaCl，下列试剂(均过量)的滴加顺序及操作顺序不合理的是( )
A．BaCl2溶液→NaOH溶液→Na2CO3溶液→过滤→稀盐酸→蒸发结晶
B．Ba(OH)2溶液→Na2CO3溶液→过滤→稀盐酸→蒸发结晶
C．Na2CO3溶液→NaOH溶液→BaCl2溶液→过滤→稀盐酸→蒸发结晶
D．BaCl2溶液→Na2CO3溶液→NaOH溶液→过滤→稀盐酸→蒸发结晶
解析：选C。粗盐提纯时，所加的试剂有NaOH溶液(除去Mg2＋)、BaCl2溶液(除去SOeq \\al(2－,4))、Na2CO3溶液(除去Ca2＋和过量的Ba2＋)，过滤后，加入稀盐酸(除去过量的OH－、COeq \\al(2－,3))，注意Na2CO3溶液一定要在BaCl2溶液之后加入，稀盐酸在过滤后加入，故A、D项正确，C项错误；加入过量的Ba(OH)2溶液，可除去SOeq \\al(2－,4)、Mg2＋，再加入过量的Na2CO3溶液，除去Ca2＋和过量的Ba2＋，过滤后，向滤液中加入稀盐酸，除去过量的OH－和COeq \\al(2－,3)，蒸发结晶得到纯净的NaCl，B项正确。
2．粗盐中除含有泥沙等难溶性杂质外，还含有可溶性杂质MgCl2、CaCl2和Na2SO4，现欲得到纯净的NaCl晶体，需经过多步操作。请回答下列问题：
(1)将粗盐溶于水，得到悬浊液，为除去难溶性杂质，需要选用的玻璃仪器有__________________________________________________________________。
(2)欲除去粗盐水中的MgCl2、CaCl2和Na2SO4，应向该粗盐水中依次加入NaOH溶液、________(填化学式，下同)溶液、________溶液，然后过滤；为尽可能除去杂质，每次加入的试剂应过量。
(3)向(2)所得滤液中滴加________(填名称)至无气泡产生，反应的离子方程式为____________________________、_____________________________，再经蒸发结晶得到NaCl晶体。
解析：(1)通过过滤除去粗盐中的难溶性杂质，需要用到的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒。(2)先加入过量的NaOH溶液可使Mg2＋转化为Mg(OH)2沉淀；然后加入过量的BaCl2溶液使SOeq \\al(2－,4)转化为BaSO4沉淀；最后加入过量的Na2CO3溶液，使Ca2＋及过量的Ba2＋转化为CaCO3、BaCO3沉淀，过滤除去沉淀。(3)向(2)所得滤液中滴加稀盐酸，除去过量的OH－和COeq \\al(2－,3)，反应的离子方程式为H＋＋OH－===H2O、2H＋＋COeq \\al(2－,3)===CO2↑＋H2O。
答案：(1)漏斗、烧杯、玻璃棒
(2)BaCl2 Na2CO3
(3)稀盐酸 H＋＋OH－===H2O 2H＋＋COeq \\al(2－,3)===CO2↑＋H2O
3．海洋经济已经成为拉动我国国民经济发展的重要引擎，海水的综合开发、利用是海洋经济的一部分，从海水中可提取出多种化工原料，工业上对海水的几项综合利用的示意图如图所示。
请回答下列问题：
(1)写出镁离子的结构示意图：_________________。
在反应①～⑤中属于氧化还原反应的是________(填序号)。
(2)粗盐中含有Na2SO4、MgCl2、CaCl2等可溶性杂质，为制得纯净的NaCl晶体，操作如下：①溶解；②依次加入过量的BaCl2溶液、NaOH溶液、________溶液；③________；④向滤液中加适量盐酸；⑤________。(请补全缺少的实验步骤或试剂)
(3)某同学利用反应①原理制备氯气，将200 mL 5.0 ml·L－1 NaCl溶液进行电解，则理论上最多可制得标准状况下氯气的体积为________L。
(4)实验室模拟镁的制取流程时，用11.3 ml·L－1的浓盐酸配制反应③所需要的0.5 ml·L－1稀盐酸100 mL，需要用量筒量取浓盐酸________mL，接下来的配制过程除了玻璃棒和烧杯外，还需要用到的玻璃仪器有_________________。
解析：(1)镁离子的质子数为12，核外电子数为10，原子核外有2个电子层，则镁离子的结构示意图为。反应①是电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氯气和氢气，属于氧化还原反应；反应②是溶液中镁离子与石灰乳反应生成氢氧化镁沉淀，属于非氧化还原反应；反应③是氢氧
化镁与盐酸发生中和反应，属于非氧化还原反应；反应④是氯化镁晶体失去结晶水得到氯化镁，属于非氧化还原反应；反应⑤是电解熔融氯化镁生成镁和氯气，属于氧化还原反应。
(2)粗盐中含有Na2SO4、MgCl2、CaCl2等可溶性杂质，Ca2＋用碳酸钠溶液除去，Mg2＋用氢氧化钠溶液除去，SOeq \\al(2－,4)用氯化钡溶液除去。但由于过量的氯化钡要用碳酸钠溶液除去，所以碳酸钠溶液必须在氯化钡溶液后面加入，而氢氧化钠溶液只要在过滤之前加入即可，因此为制得纯净的NaCl晶体，操作如下：①溶解；②依次加入过量的BaCl2溶液、NaOH溶液、Na2CO3溶液；③过滤；④向滤液中加适量盐酸；⑤蒸发结晶。
(3)200 mL 5.0 ml·L－1 NaCl溶液中NaCl的物质的量为0.2 L×5.0 ml·L－1＝1 ml，由2NaCl＋2H2Oeq \(=====,\s\up9(电解))2NaOH＋Cl2↑＋H2↑可知，生成氯气的物质的量为1 ml×eq \f(1,2)＝0.5 ml，标准状况下的体积为0.5 ml×22.4 L·ml－1＝11.2 L。
(4)由于稀释过程中溶质的物质的量不变，则需要用量筒量取浓盐酸的体积为eq \f(100 mL×0.5 ml·L－1,11.3 ml·L－1)≈4.4 mL；用浓盐酸配制一定物质的量浓度的稀盐酸的一般步骤分别是计算、量取、稀释、冷却、转移、洗涤、定容、摇匀等，需要的仪器除了量筒、玻璃棒和烧杯外，还需要用到的玻璃仪器有胶头滴管、100 mL容量瓶。
答案：(1) ①⑤
(2)Na2CO3 过滤 蒸发结晶
(3)11.2
(4)4.4 胶头滴管、100 mL容量瓶